JP4631154B2 - 振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置、特に、手ぶれ防止機能付きビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、ポインティングデバイスなどに用いられる振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に従来の振動ジャイロの正面図を示す。なお、図１０に示した振動ジャイロ７０の基本的な考え方は、特開平９−１４９６６号公報に開示されている。
【０００３】
図１０において、振動ジャイロ７０は、振動子１００と取付基板２００と固定手段９００とを有する。振動子１００は、一方主面に第一の検出電極１０４ａと第二の検出電極１０４ｂが形成されるとともに厚み方向に分極された第一の圧電体基板１０１と、一方主面に駆動電極１０５が形成されるとともに厚み方向に分極された第二の圧電体基板１０２とを有している。第一の圧電体基板１０１の他方主面と第二の圧電体基板１０２の他方主面とは、中間電極１０３を介して貼り合わされている。そして、振動子１００のノードＮ３、Ｎ４を第一の圧電体基板１０１及び第二の圧電体基板１０２の一方主面上に垂直に投影した位置には、それぞれ支持部材１１０が設けられている。そして、第一の検出電極１０４ａ、第二の検出電極１０４ｂ、駆動電極１０５は各支持部材１１０にそれぞれ機械的かつ電気的に接続されている。取付基板２００の他方主面２０２には、支持部材１１０の端部１１０ａが機械的かつ電気的に接続されている。取付基板２００の一方主面２０１には、外部基板８００に固定するための部材である固定手段９００が設けられ、取付基板２００の側面には、ハーフスルーホール２０３が設けられている。外部基板８００の他方主面８０２には、振動子１００を励振させるための駆動手段及び振動子１００から出力された信号を処理して角速度を検出する検出手段を構成する回路部品８１０ｂが搭載されている。外部基板８００の一方主面８０１には、固定手段９００の先端部９００ａが接触するように、取付基板２００が固定される。そして、振動子１００と固定手段９００とは、支持部材１１０、ハーフスルーホール２０３を介して電気的に接続され、固定手段９００と外部基板８００の回路部品８１０ｂとが電気的に接続されている。
【０００４】
このような構成を有する従来の振動ジャイロ７０は、回路部品８１０ｂの駆動手段から駆動電極１０５に励振信号が印加され、振動子１００がその厚み方向に、最低次のモードの節がノードＮ３、Ｎ４となる長手方向両端自由たわみ振動をする。そして、振動ジャイロ７０に、振動子１００の長手方向を軸とする角速度が与えられたときは、振動子１００が幅方向に屈曲振動し、第一の検出電極１０４ａ及び第二の検出電極１０４ｂから信号が出力される。そして、この信号が回路部品８１０ｂの検出手段で処理され、振動ジャイロ７０に与えられた角速度が検出される。
【０００５】
また、振動ジャイロ７０は、振動子１００のノードＮ３、Ｎ４を振動子１００の一方主面に垂直に投影した位置に、支持部材１１０が設けられているため、振動子１００の振動が取付基板２００に漏れにくい構成になっている。
【０００６】
また、振動ジャイロ７０は、外部基板８００と取付基板２００とを固定手段９００を介して固定することにより、外部基板８００と取付基板２００との間に空隙を設けることができる。空隙を設けることにより、外部基板８００と取付基板２００とは固定手段９００でのみ接触することになる。そのため、取付基板２００の振動が外部基板８００に漏れにくく、外部基板８００から取付基板２００への振動の伝播が抑制される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の振動ジャイロ７０は、取付基板２００が振動する場合であっても、外部基板８００と取付基板２００との間に空隙ができているため、取付基板２００の振動が外部基板８００に漏れにくく、外部基板８００から取付基板２００への振動の伝播が抑制される。すなわち、振動ジャイロ７０は、固定手段９００のみを介して、取付基板２００と外部基板８００との間で振動が伝播される。
【０００８】
しかし、振動ジャイロ７０は、固定手段９００を介して取付基板２００と外部基板８００との間で振動が伝播されるため、外部基板８００と固定手段９００との固定状態のばらつきが、振動ジャイロ７０の特性に大きな影響を与えるようになる。したがって、振動ジャイロ７０において上記効果を得るためには、例えば、所定の量のハンダを用いて、確実に、取付基板２００を外部基板８００に固定する必要がある。そして、ハンダの量にばらつきがある場合や、外部基板８００と固定手段９００との接続が不安定な場合には、振動ジャイロ７０の特性にばらつきが生じるという問題がある。
【０００９】
また、振動ジャイロ７０は、振動ジャイロの特性が、外部基板８００と固定手段９００との固定状態に依存するため、取付基板２００を外部基板８００に固定する際には、外部基板８００と固定手段９００とが所定の状態で固定されるように、極めて精密な作業が必要とされ、作業の効率化が図れないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、取付基板から外部基板への振動の伝播又は、外部基板から取付基板への振動の伝播が生じにくく、特性がばらつきにくい振動ジャイロを提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、固定手段の固定状態が多少ばらついても振動ジャイロの特性がばらつきにくく、固定手段を外部基板に固定する作業が容易にでき、作業の効率化が図れる振動ジャイロを提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、角速度情報に基づく正確な制御ができる電子装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の振動ジャイロは、振動子と、前記振動子が搭載される取付基板とを有する振動ジャイロであって、前記取付基板は、一方主面が外部基板に対向させられ、前記取付基板の屈曲振動のノード付近に、ノードを含む大きさで前記外部基板に固定するための固定手段が形成され、前記固定手段は、その先端部が前記外部基板に接触させられ、前記先端部から前記取付基板の一方主面までの長さが、前記取付基板の屈曲振動の最大振幅の半分よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の振動ジャイロは、前記振動子と前記固定手段が前記振動子を励振させるための駆動手段と前記振動子から出力された信号を処理して角速度を検出する検出手段とを介して電気的に接続され、前記駆動手段と、前記検出手段は、前記取付基板の他方主面に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の振動ジャイロは、前記固定手段が、前記取付基板の一方主面に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の振動ジャイロは、前記固定手段が、０．０４ｍｍ以上の長さを有する導体であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の振動ジャイロは、前記取付基板の一方主面に回路パターンが形成されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の振動ジャイロは、前記取付基板の一方主面に金属膜を設ける第一工程と、前記第一工程が施された金属膜について、前記固定手段になる場所を除いて所定の厚みだけエッチングで取除く第二工程と、前記第二工程が施された金属膜について、前記固定手段になる場所及び前記回路パターンになる場所以外の部分をエッチングで取除く第三工程とからなることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の振動ジャイロは、前記取付基板の一方主面における前記固定手段が設けられていない場所には、前記取付基板の屈曲振動を吸収する防振材が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の振動ジャイロは、前記振動子のノードと前記取付基板のノードとの間に固定された支持部材を有していることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の振動ジャイロは、前記駆動手段と前記検出手段とが、前記取付基板の他方主面にのみ構成されていることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の振動ジャイロは、前記駆動手段及び前記検出手段を覆うケースを有し、前記ケースに前記固定手段が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の電子装置は、前記振動ジャイロを用いたことを特徴とする。
【００２４】
このように構成することにより、本発明の振動ジャイロは、取付基板から外部基板への振動の伝播又は、外部基板から取付基板への振動の伝播が生じにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００２５】
また、本発明の振動ジャイロは、取付基板と外部基板との固定状態に多少のばらつきがある場合でも、取付基板から外部基板への振動の伝播又は、外部基板から取付基板への振動の伝播が生じにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００２６】
また、本発明の振動ジャイロは、振動ジャイロの特性が、取付基板と外部基板との固定状態に依存しないため、取付基板を外部基板に固定する工程が簡単になり、作業の効率がよくなる。
【００２７】
また、本発明の振動ジャイロは、取付基板が殆ど振動せず、固定手段を介して、取付基板から外部基板への振動の伝播又は外部基板から取付基板への振動の伝播がされにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００２８】
また、本発明の電子装置は、特性がばらつきにくい振動ジャイロを用いているため、角速度を用いた正確な制御ができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）、（ｂ）に本発明の振動ジャイロの一実施例の正面図を示し、図２（ａ）、（ｂ）に平面図、底面図を示し、図３に左側面図を示す。図１乃至３において、図１０に示した振動ジャイロ７０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００３０】
図１乃至３において、振動ジャイロ１０は、振動子１００と、支持部材１１０と、取付基板２００と、エッチングで形成された膜状の固定手段３００とを有する。なお、固定手段３００は、取付基板２００の一方主面２０１から突き出た突起となっており、説明の便宜上、固定手段３００の厚みを実際のものよりも拡大して表している。
【００３１】
図１乃至３において、支持部材１１０は、その中央部付近が振動子１００のノードＮ３、Ｎ４付近に固定され、端部１１０ａが取付基板２００の他方主面２０２のノードＮ１、Ｎ２付近に固定されている。また、取付基板２００の他方主面２０２には、振動子１００を励振させるための駆動手段及び振動子１００から出力された信号を処理して角速度を検出する検出手段を構成する回路部品（図示せず）が搭載されている。取付基板２００の一方主面２０１には、取付基板２００の振動のノードＮ１、Ｎ２付近に、振動ジャイロ１０を外部基板８００に固定するための固定手段３００が設けられている。外部基板８００の他方主面８０２には、振動ジャイロ１０から出力された角速度を用いて所定の制御を行う回路部品８１０ａが搭載されている。外部基板８００の一方主面８０１には、固定手段３００の先端部３００ａが接触するように、取付基板２００が固定される。そして、振動子１００と固定手段３００とは、支持部材１１０、駆動手段及び検出手段を構成する回路部品（図示せず）、ハーフスルーホール２０３を介して電気的に接続され、固定手段３００と外部基板８００の回路部品８１０ａとが電気的に接続される。ここで、固定手段３００は、膜状の導電性材料、例えば、エッチングで形成された銅電極であり、先端部３００ａから取付基板２００の一方主面２０１までの長さ、すなわち、固定手段３００の厚みが、取付基板２００の振動の最大振幅の半分よりも大きい。ここで、固定手段３００の先端部３００ａから取付基板２００の一方主面２０１までの長さは、外部基板８００の僅かな凹凸が取付基板２００に接触しないように、０．０４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
このような構成を有する振動ジャイロ１０において、取付基板２００は、振動子１００から漏れた振動により、ノードをＮ１、Ｎ２とする屈曲振動をする。
【００３３】
ここで、図４に、有限要素法を用いた解析により求めた本発明の振動ジャイロの取付基板のノードＮ１を示す。図２に示した振動ジャイロ１０は、長手方向に関して対称であるため、破線で囲まれた部分１０′に対応する部分の解析結果を示す。
【００３４】
図４において、本発明の振動ジャイロ１０′は、振動ジャイロ１０の振動子１００、支持部材１１０、取付基板２００に対応する振動子１００′、支持部材１１０′、取付基板２００′を有する。図４に示した支持部材１１０′は、形状が支持部材１１０と若干異なるが、支持部材１１０と同様の作用効果を奏するものである。図４から、振動ジャイロ１０′の取付基板２００′が、ノードをＮ１とする振動をすることがわかる。
【００３５】
本発明の振動ジャイロ１０は、固定手段３００が取付基板２００のノードＮ１、Ｎ２付近にノードを含む大きさで設けられているため、取付基板２００から外部基板８００への振動の伝播又は、外部基板８００から取付基板２００への振動の伝播がされにくくなる。
【００３６】
なお、図１０に示す従来の振動ジャイロ７０においては、固定手段９００が設けられている場所が取付基板２００のノードＮ１、Ｎ２付近でないため、取付基板２００から外部基板８００への振動の伝播又は、外部基板８００から取付基板２００への振動の伝播がされやすい。
【００３７】
これに対して本発明の一実施例の振動ジャイロ１０においては、固定手段３００が設けられている場所が取付基板２００のノードＮ１、Ｎ２付近であるため、固定手段３００が殆ど振動しない。そのため、外部基板８００と固定手段３００との固定状態が不安定である場合でも、取付基板２００から外部基板８００への振動の伝播又は、外部基板８００から取付基板２００への振動の伝播がされにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００３８】
また、振動ジャイロ１０は、振動ジャイロの特性が、外部基板８００と固定手段３００との固定状態に依存しないため、取付基板２００を外部基板８００に固定する工程が簡単になり、作業の効率がよくなる。
【００３９】
また、本発明の振動ジャイロ１０の固定手段３００は導電性を有するため、ハンダや導電性接着剤などを用いて外部基板８００に固定することにより、振動子１００と外部基板８００に搭載された回路部品８１０ａとを電気的に接続することができる。
【００４０】
次に、図５（ａ）、（ｂ）に本発明の振動ジャイロの別の実施例の左側面図、底面図を示す。図５において、図１に示した振動ジャイロ１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００４１】
図５において、本発明の振動ジャイロ２０は、図１に示した振動ジャイロ１０の構成に加えて、防振材４００を有する。防振材４００は、取付基板２００の一方主面２０１における固定手段３００が設けられていない部分に構成されている。防振材４００は、取付基板２００の振動を減衰させるために設けられている。防振材４００としては、ゴムや樹脂などを用いることができる。また、防振材４００の厚みは、固定手段３００の先端部３００ａから取付基板２００の一方主面２０１までの長さ、すなわち、外部基板８００に取付基板２００を固定した際に、防振材４００が外部基板８００に接触する程度の厚みを有することが望ましい。なお、防振材４００は、一方主面２０１における固定手段３００が設けられていない部分全体に構成されていてもよいし、その一部にのみ構成されてもよい。
【００４２】
このような構成を有する本発明の振動ジャイロ２０は、取付基板２００の振動を減衰させる防振材４００が設けられているため、取付基板２００の振動が抑えられる。したがって、取付基板２００が殆ど振動せず、固定手段３００を介して、取付基板２００から外部基板８００への振動の伝播又は外部基板８００から取付基板２００への振動の伝播が一層されにくく、振動ジャイロの特性が一層ばらつきにくい。
【００４３】
また、振動ジャイロ２０の取付基板２００は、固定手段３００と防振材４００とで外部基板８００に固定される。したがって、固定手段３００のみで固定する場合に比べて、更に安定した状態で、取付基板２００と外部基板８００とを固定することができ、取付基板２００と外部基板８００との固定状態にばらつきが生じにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００４４】
次に、図６（ａ）、（ｂ）に本発明の振動ジャイロの更に別の実施例の左側面図、底面図を示す。図６において、図１に示した振動ジャイロ１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００４５】
図６において、本発明の振動ジャイロ３０は、図１において図示を省略した回路パターン３１０と回路部品３２０とケース５００とをする。回路部品３２０は、後述する振動子１００を励振させるための駆動手段５０１と振動子１００から出力された信号を処理して角速度を検出する検出手段５０２とを構成しており、取付基板２００の他方主面２０２にのみ載置されている。回路パターン３１０は、取付基板２００の一方主面２０１における固定手段３００が設けられていない部分に構成されている。ケース５００は金属製であり、内部に振動子１００及び回路部品３２０を含むように取付基板２００の他方主面２０２に固着されている。そして、回路パターン３１０は、取付基板２００の一方主面２０１において固定手段３００に接続されるとともに、図示を省略したスルーホールを介して支持部材１１０と回路部品３２０とに電気的に接続されている。
【００４６】
なお、振動ジャイロ３０においては、固定手段３００及び回路パターン３１０をエッチングで構成することができる。すなわち、第一工程として、取付基板２００の一方主面２０１の全面に厚みが０．０７ｍｍの金属膜を設ける。そして、第二工程として、第一工程で設けた金属膜から固定手段３００になる場所以外の部分を所定の厚みだけエッチングで取除く。第二工程のエッチング後に残された金属膜の厚みは０．０１８ｍｍとなる。最後に、第三工程として、第二工程が施された金属膜から、固定手段３００になる場所及び回路パターン３１０になる場所以外の部分をエッチングで取除く。第三工程でエッチングされた部分には、金属膜が存在しなくなる。なお、第二工程を複数回施すことにより、固定手段３００及び回路パターン３１０を所望の厚みにすることもできる。また、エッチングで形成された回路パターン３１０の上にレジスト膜を設けてもよい。
【００４７】
次に、図７に本発明の振動ジャイロ３０のブロック図を示す。図７において、振動ジャイロ３０は、振動子１００と駆動手段である発振回路５０１と検出手段である検出回路５０２とが電気的に接続されている。発振回路５０１は、第一のバッファ回路５０１ａと第二のバッファ回路５０１ｂと、抵抗５１１ａ、５１１ｂと、加算回路５０１ｃと、ＡＧＣ回路５０１ｄと、位相補正回路５０１ｅとを有し、検出回路５０２は、第一のバッファ回路５０１ａと第二のバッファ回路５０１ｂと、抵抗５１１ａ、５１１ｂと、差動回路５０２ａと、検波回路５０２ｂと、平滑回路５０２ｃと、増幅回路５０２ｄとを有している。
【００４８】
そして、振動子１００の第一の検出電極１０４ａに抵抗５１１ａと第一のバッファ回路５０１ａとが接続され、第二の検出電極１０４ｂに抵抗５１１ｂと第二のバッファ回路５０１ｂとが接続されている。第一のバッファ回路５０１ａ、第二のバッファ回路５０１ｂは、加算回路５０１ｃと差動回路５０２ａとにそれそれ接続されている。加算回路５０１ｃはＡＧＣ回路５０１ｄに接続され、ＡＧＣ回路５０１ｄは位相補正回路５０１ｅに接続され、位相補正回路５０１ｅは検波回路５０２ｂと、振動子１００の駆動電極１０５とに接続されている。差動回路５０２ａは検波回路５０２ｂに接続され、検波回路５０２ｂは平滑回路５０２ｃに接続され、平滑回路５０２ｃは増幅回路５０２ｄに接続されている。
【００４９】
このように構成された本発明の振動ジャイロ３０において、第一のバッファ回路５０１ａは振動子１００の第一の検出電極１０４ａの電圧を加算回路５０１ｃと差動回路５０２ａとに出力するためのものであり、第二のバッファ回路５０１ｂは振動子１００の第二の検出電極１０４ｂの電圧を加算回路５０１ｃと差動回路５０２ａとに出力するためのものであり、抵抗５１１ａ、５１１ｂは、第一の検出電極１０４ａ、第二の検出電極１０４ｂのインピーダンスを調整するためのものである。加算回路５０１ｃは、入力された信号を加算してＡＧＣ回路５０１ｄに出力し、ＡＧＣ回路５０１ｄは、入力された信号の振幅が一定となるように増幅して、位相補正回路５０１ｅに出力し、位相補正回路５０１ｅは入力された信号の位相を補正して振動子１００の駆動電極１０５に駆動信号を印加する。差動回路５０２ａは、入力された信号を減算して検波回路５０２ｂに出力し、検波回路５０２ｂは差動回路５０２ａから入力された信号を位相補正回路５０１ｅから入力された信号を用いて検波して平滑回路５０２ｃに出力し、平滑回路５０２ｃは入力された信号を平滑して増幅回路５０２ｄに出力し、増幅回路５０２ｄは出力される角速度の感度が一定になるように入力された信号を直流増幅して外部に出力する。
【００５０】
このような構成を有する本発明の振動ジャイロ３０は、固定手段３００及び回路パターン３１０がエッチングで形成されるため、作業の効率がよくなる。
【００５１】
また、振動ジャイロ３０は、取付基板２００の他方主面２０２ではなく、一方主面２０１に回路パターン３１０が設けられているため、他方主面２０２における回路部品３２０を載置する面積を大きくすることができ、取付基板２００の小型化が可能になる。
【００５２】
また、振動ジャイロ３０は、金属製のケース５００を設けているため、電磁波を確実にシールドすると同時に、振動ジャイロの一体化を図ることが可能になる。
【００５３】
次に、図８（ａ）、（ｂ）に本発明の振動ジャイロの更に別の実施例の正面図、左側面図を示す。図８において、図６に示した振動ジャイロ３０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００５４】
図８において、本発明の振動ジャイロ４０は、図６に示した振動ジャイロ３０の固定手段３００及びケース５００に代えてケース６００を有する。ケース６００は、側面に固定手段６１０を有する。ケース６００は、固定手段６１０が取付基板２００のノードＮ１、Ｎ２付近に位置するように、取付基板２００の他方主面２０２に固着されている。そして、振動ジャイロ３０は、固定手段６１０の先端部６１１が外部基板８００に接触するように、外部基板８００に固定される。ここで、固定手段６１０は、先端部６１１から取付基板２００の一方主面２０１までの長さが、取付基板２００の振動の最大振幅の半分よりも大きい。
【００５５】
このような構成を有する本発明の振動ジャイロ４０の固定手段６１０は、取付基板２００のノードＮ１、Ｎ２付近に設けられているため、殆ど振動しない。したがって、固定手段６１０を介して、取付基板２００と外部基板８００との間で振動が伝播しにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００５６】
なお、上記各実施例においては、振動子として２枚の圧電体基板を貼り合わせたバイモルフ型の振動子を用いて説明したが、振動子としては円柱型、三角柱型等の振動子を用いてもよいことは言うまでもない。
また、固定手段は、導電性を有することが望ましいが、導電性を有しない材料で構成してもよい。
また、固定手段の形状は、取付基板と外部基板との間に取付基板の屈曲振動の最大振幅の半分よりも大きい間隔を保つことができれば膜状のものに限るものではなく、所定の厚みを有する柱状の部材等であってもよい。
【００５７】
また、上記各実施例においては、本発明の振動ジャイロは、取付基板のノードＮ１、Ｎ２が、振動子のノードＮ３、Ｎ４を取付基板に垂直に下ろした場所とは異なる位置にあるが、取付基板の構成によっては同じ位置になる場合もある。また、上記各実施例において本発明の振動ジャイロの支持部材は、振動子のノードＮ３、Ｎ４付近と取付基板のノードＮ１、Ｎ２付近との間に固定されているが、振動子のノードＮ３、Ｎ４と取付基板のノードＮ１、Ｎ２との間に固定されれば更に好ましい。
【００５８】
次に、図９に本発明の振動ジャイロを用いた電子装置の一実施例を示す。図９は本発明の電子装置であるビデオカメラに用いられる手ぶれ防止回路の一実施例を示すブロック図である。手ぶれ防止回路６０は、本発明の振動ジャイロ１０と積分回路６０１とサーボ回路６０２と電流ドライバ６０３とアクチュエータ６０４と位置検出センサ６０５とを有する。手ぶれ防止回路６０は、振動ジャイロ１０と、積分回路６０１と、サーボ回路６０２と、電流ドライバ６０３と、アクチュエータ６０４とが直列に接続され、アクチュエータ６０４の出力が位置検出センサ６０５を介してサーボ回路６０２に帰還されている。
【００５９】
このように構成された手ぶれ防止回路６０においては、ビデオカメラに与えられた手ぶれのうち、角速度信号のみが振動ジャイロ１０から積分回路６０１に入力され、積分回路６０１は角速度信号を積分してビデオカメラの振れ角に変換してサーボ回路６０２に出力し、サーボ回路６０２は、積分回路６０１と位置検出センサ６０５とから入力された振れ角の信号を用いて現在値と目標値との差を演算して電流ドライバ６０３に出力し、電流ドライバ６０３は入力された信号に応じた電流をアクチュエータ６０４に出力し、アクチュエータ６０４はビデオカメラの光学系を機械的に駆動する。そして、位置検出センサ６０５は光学系が駆動した振れ角をサーボ回路６０２に出力する。
【００６０】
このような構成を有する手ぶれ防止回路６０を有するビデオカメラは、特性がばらつきにくい振動ジャイロ１０を用いているので、ビデオカメラに与えられる手ぶれの影響を的確に除去でき、角速度を用いた正確な制御ができる。
【００６１】
以上、ビデオカメラを用いて本発明の電子装置を説明したが、本発明の電子装置は、このような構成のビデオカメラに限られるものではない。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の振動ジャイロは、固定手段が取付基板のノード付近に設けられているため、取付基板から外部基板への振動の伝播又は、外部基板から取付基板への振動の伝播が生じにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。また、外部基板と固定手段との固定状態に多少のばらつきがある場合でも、取付基板から外部基板への振動の伝播又は、外部基板から取付基板への振動の伝播が生じにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。また、振動ジャイロの特性が、外部基板と固定手段との固定状態に依存しないため、取付基板を外部基板に固定する工程が簡単になり、作業の効率がよくなる。
【００６３】
また、本発明の振動ジャイロは、取付基板の屈曲振動を減衰させる防振材が設けられているため、取付基板が殆ど振動せず、固定手段を介して、取付基板から外部基板への振動の伝播又は外部基板から取付基板への振動の伝播がされにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００６４】
また、本発明の電子装置は、特性がばらつきにくい振動ジャイロを用いているため、角速度を用いた正確な制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動ジャイロの一実施例を示す正面図である。
【図２】図１の振動ジャイロの平面図及び底面図である。
【図３】図１の振動ジャイロの左側面図である。
【図４】振動ジャイロの振動の有限要素法を用いた解析結果を示す図である。
【図５】本発明の振動ジャイロの別の実施例を示す左側面図及び底面図である。
【図６】本発明の振動ジャイロの更に別の実施例を示す左側面図及び底面図である。
【図７】図６の振動ジャイロの回路ブロック図である。
【図８】本発明の振動ジャイロの更に別の実施例を示す正面図及び左側面図である。
【図９】本発明の電子装置に用いられる手ぶれ防止回路の一実施例を示すブロック図である。
【図１０】従来の振動ジャイロを示す正面図である。
【符号の説明】
１０、１０′、２０、３０、４０…振動ジャイロ
６０…手ぶれ防止回路
１００…振動子
２００…取付基板
３００、６１０…固定手段
Ｎ１、Ｎ２…取付基板のノード
Ｎ３、Ｎ４…振動子のノード
１１０…支持部材
３１０…回路パターン
３２０…回路部品
４００…防振材
５００、６００…ケース
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置、特に、手ぶれ防止機能付きビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、ポインティングデバイスなどに用いられる振動ジャイロ及びそれを用いた電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に従来の振動ジャイロの正面図を示す。なお、図１０に示した振動ジャイロ７０の基本的な考え方は、特開平９−１４９６６号公報に開示されている。
【０００３】
図１０において、振動ジャイロ７０は、振動子１００と取付基板２００と固定手段９００とを有する。振動子１００は、一方主面に第一の検出電極１０４ａと第二の検出電極１０４ｂが形成されるとともに厚み方向に分極された第一の圧電体基板１０１と、一方主面に駆動電極１０５が形成されるとともに厚み方向に分極された第二の圧電体基板１０２とを有している。第一の圧電体基板１０１の他方主面と第二の圧電体基板１０２の他方主面とは、中間電極１０３を介して貼り合わされている。そして、振動子１００のノードＮ３、Ｎ４を第一の圧電体基板１０１及び第二の圧電体基板１０２の一方主面上に垂直に投影した位置には、それぞれ支持部材１１０が設けられている。そして、第一の検出電極１０４ａ、第二の検出電極１０４ｂ、駆動電極１０５は各支持部材１１０にそれぞれ機械的かつ電気的に接続されている。取付基板２００の他方主面２０２には、支持部材１１０の端部１１０ａが機械的かつ電気的に接続されている。取付基板２００の一方主面２０１には、外部基板８００に固定するための部材である固定手段９００が設けられ、取付基板２００の側面には、ハーフスルーホール２０３が設けられている。外部基板８００の他方主面８０２には、振動子１００を励振させるための駆動手段及び振動子１００から出力された信号を処理して角速度を検出する検出手段を構成する回路部品８１０ｂが搭載されている。外部基板８００の一方主面８０１には、固定手段９００の先端部９００ａが接触するように、取付基板２００が固定される。そして、振動子１００と固定手段９００とは、支持部材１１０、ハーフスルーホール２０３を介して電気的に接続され、固定手段９００と外部基板８００の回路部品８１０ｂとが電気的に接続されている。
【０００４】
このような構成を有する従来の振動ジャイロ７０は、回路部品８１０ｂの駆動手段から駆動電極１０５に励振信号が印加され、振動子１００がその厚み方向に、最低次のモードの節がノードＮ３、Ｎ４となる長手方向両端自由たわみ振動をする。そして、振動ジャイロ７０に、振動子１００の長手方向を軸とする角速度が与えられたときは、振動子１００が幅方向に屈曲振動し、第一の検出電極１０４ａ及び第二の検出電極１０４ｂから信号が出力される。そして、この信号が回路部品８１０ｂの検出手段で処理され、振動ジャイロ７０に与えられた角速度が検出される。
【０００５】
また、振動ジャイロ７０は、振動子１００のノードＮ３、Ｎ４を振動子１００の一方主面に垂直に投影した位置に、支持部材１１０が設けられているため、振動子１００の振動が取付基板２００に漏れにくい構成になっている。
【０００６】
また、振動ジャイロ７０は、外部基板８００と取付基板２００とを固定手段９００を介して固定することにより、外部基板８００と取付基板２００との間に空隙を設けることができる。空隙を設けることにより、外部基板８００と取付基板２００とは固定手段９００でのみ接触することになる。そのため、取付基板２００の振動が外部基板８００に漏れにくく、外部基板８００から取付基板２００への振動の伝播が抑制される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の振動ジャイロ７０は、取付基板２００が振動する場合であっても、外部基板８００と取付基板２００との間に空隙ができているため、取付基板２００の振動が外部基板８００に漏れにくく、外部基板８００から取付基板２００への振動の伝播が抑制される。すなわち、振動ジャイロ７０は、固定手段９００のみを介して、取付基板２００と外部基板８００との間で振動が伝播される。
【０００８】
しかし、振動ジャイロ７０は、固定手段９００を介して取付基板２００と外部基板８００との間で振動が伝播されるため、外部基板８００と固定手段９００との固定状態のばらつきが、振動ジャイロ７０の特性に大きな影響を与えるようになる。したがって、振動ジャイロ７０において上記効果を得るためには、例えば、所定の量のハンダを用いて、確実に、取付基板２００を外部基板８００に固定する必要がある。そして、ハンダの量にばらつきがある場合や、外部基板８００と固定手段９００との接続が不安定な場合には、振動ジャイロ７０の特性にばらつきが生じるという問題がある。
【０００９】
また、振動ジャイロ７０は、振動ジャイロの特性が、外部基板８００と固定手段９００との固定状態に依存するため、取付基板２００を外部基板８００に固定する際には、外部基板８００と固定手段９００とが所定の状態で固定されるように、極めて精密な作業が必要とされ、作業の効率化が図れないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、取付基板から外部基板への振動の伝播又は、外部基板から取付基板への振動の伝播が生じにくく、特性がばらつきにくい振動ジャイロを提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、固定手段の固定状態が多少ばらついても振動ジャイロの特性がばらつきにくく、固定手段を外部基板に固定する作業が容易にでき、作業の効率化が図れる振動ジャイロを提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、角速度情報に基づく正確な制御ができる電子装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の振動ジャイロは、振動子と、前記振動子が搭載される取付基板とを有する振動ジャイロであって、前記取付基板は、一方主面が外部基板に対向させられ、前記取付基板の屈曲振動のノード付近に、ノードを含む大きさで前記外部基板に固定するための固定手段が形成され、前記固定手段は、その先端部が前記外部基板に接触させられ、前記先端部から前記取付基板の一方主面までの長さが、前記取付基板の屈曲振動の最大振幅の半分よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の振動ジャイロは、前記振動子と前記固定手段が前記振動子を励振させるための駆動手段と前記振動子から出力された信号を処理して角速度を検出する検出手段とを介して電気的に接続され、前記駆動手段と、前記検出手段は、前記取付基板の他方主面に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の振動ジャイロは、前記固定手段が、前記取付基板の一方主面に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の振動ジャイロは、前記固定手段が、０．０４ｍｍ以上の長さを有する導体であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の振動ジャイロは、前記取付基板の一方主面に回路パターンが形成されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の振動ジャイロは、前記取付基板の一方主面に金属膜を設ける第一工程と、前記第一工程が施された金属膜について、前記固定手段になる場所を除いて所定の厚みだけエッチングで取除く第二工程と、前記第二工程が施された金属膜について、前記固定手段になる場所及び前記回路パターンになる場所以外の部分をエッチングで取除く第三工程とからなることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の振動ジャイロは、前記取付基板の一方主面における前記固定手段が設けられていない場所には、前記取付基板の屈曲振動を吸収する防振材が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の振動ジャイロは、前記振動子のノードと前記取付基板のノードとの間に固定された支持部材を有していることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の振動ジャイロは、前記駆動手段と前記検出手段とが、前記取付基板の他方主面にのみ構成されていることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の振動ジャイロは、前記駆動手段及び前記検出手段を覆うケースを有し、前記ケースに前記固定手段が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の電子装置は、前記振動ジャイロを用いたことを特徴とする。
【００２４】
このように構成することにより、本発明の振動ジャイロは、取付基板から外部基板への振動の伝播又は、外部基板から取付基板への振動の伝播が生じにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００２５】
また、本発明の振動ジャイロは、取付基板と外部基板との固定状態に多少のばらつきがある場合でも、取付基板から外部基板への振動の伝播又は、外部基板から取付基板への振動の伝播が生じにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００２６】
また、本発明の振動ジャイロは、振動ジャイロの特性が、取付基板と外部基板との固定状態に依存しないため、取付基板を外部基板に固定する工程が簡単になり、作業の効率がよくなる。
【００２７】
また、本発明の振動ジャイロは、取付基板が殆ど振動せず、固定手段を介して、取付基板から外部基板への振動の伝播又は外部基板から取付基板への振動の伝播がされにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００２８】
また、本発明の電子装置は、特性がばらつきにくい振動ジャイロを用いているため、角速度を用いた正確な制御ができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）、（ｂ）に本発明の振動ジャイロの一実施例の正面図を示し、図２（ａ）、（ｂ）に平面図、底面図を示し、図３に左側面図を示す。図１乃至３において、図１０に示した振動ジャイロ７０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００３０】
図１乃至３において、振動ジャイロ１０は、振動子１００と、支持部材１１０と、取付基板２００と、エッチングで形成された膜状の固定手段３００とを有する。なお、固定手段３００は、取付基板２００の一方主面２０１から突き出た突起となっており、説明の便宜上、固定手段３００の厚みを実際のものよりも拡大して表している。
【００３１】
図１乃至３において、支持部材１１０は、その中央部付近が振動子１００のノードＮ３、Ｎ４付近に固定され、端部１１０ａが取付基板２００の他方主面２０２のノードＮ１、Ｎ２付近に固定されている。また、取付基板２００の他方主面２０２には、振動子１００を励振させるための駆動手段及び振動子１００から出力された信号を処理して角速度を検出する検出手段を構成する回路部品（図示せず）が搭載されている。取付基板２００の一方主面２０１には、取付基板２００の振動のノードＮ１、Ｎ２付近に、振動ジャイロ１０を外部基板８００に固定するための固定手段３００が設けられている。外部基板８００の他方主面８０２には、振動ジャイロ１０から出力された角速度を用いて所定の制御を行う回路部品８１０ａが搭載されている。外部基板８００の一方主面８０１には、固定手段３００の先端部３００ａが接触するように、取付基板２００が固定される。そして、振動子１００と固定手段３００とは、支持部材１１０、駆動手段及び検出手段を構成する回路部品（図示せず）、ハーフスルーホール２０３を介して電気的に接続され、固定手段３００と外部基板８００の回路部品８１０ａとが電気的に接続される。ここで、固定手段３００は、膜状の導電性材料、例えば、エッチングで形成された銅電極であり、先端部３００ａから取付基板２００の一方主面２０１までの長さ、すなわち、固定手段３００の厚みが、取付基板２００の振動の最大振幅の半分よりも大きい。ここで、固定手段３００の先端部３００ａから取付基板２００の一方主面２０１までの長さは、外部基板８００の僅かな凹凸が取付基板２００に接触しないように、０．０４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
このような構成を有する振動ジャイロ１０において、取付基板２００は、振動子１００から漏れた振動により、ノードをＮ１、Ｎ２とする屈曲振動をする。
【００３３】
ここで、図４に、有限要素法を用いた解析により求めた本発明の振動ジャイロの取付基板のノードＮ１を示す。図２に示した振動ジャイロ１０は、長手方向に関して対称であるため、破線で囲まれた部分１０′に対応する部分の解析結果を示す。
【００３４】
図４において、本発明の振動ジャイロ１０′は、振動ジャイロ１０の振動子１００、支持部材１１０、取付基板２００に対応する振動子１００′、支持部材１１０′、取付基板２００′を有する。図４に示した支持部材１１０′は、形状が支持部材１１０と若干異なるが、支持部材１１０と同様の作用効果を奏するものである。図４から、振動ジャイロ１０′の取付基板２００′が、ノードをＮ１とする振動をすることがわかる。
【００３５】
本発明の振動ジャイロ１０は、固定手段３００が取付基板２００のノードＮ１、Ｎ２付近にノードを含む大きさで設けられているため、取付基板２００から外部基板８００への振動の伝播又は、外部基板８００から取付基板２００への振動の伝播がされにくくなる。
【００３６】
なお、図１０に示す従来の振動ジャイロ７０においては、固定手段９００が設けられている場所が取付基板２００のノードＮ１、Ｎ２付近でないため、取付基板２００から外部基板８００への振動の伝播又は、外部基板８００から取付基板２００への振動の伝播がされやすい。
【００３７】
これに対して本発明の一実施例の振動ジャイロ１０においては、固定手段３００が設けられている場所が取付基板２００のノードＮ１、Ｎ２付近であるため、固定手段３００が殆ど振動しない。そのため、外部基板８００と固定手段３００との固定状態が不安定である場合でも、取付基板２００から外部基板８００への振動の伝播又は、外部基板８００から取付基板２００への振動の伝播がされにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００３８】
また、振動ジャイロ１０は、振動ジャイロの特性が、外部基板８００と固定手段３００との固定状態に依存しないため、取付基板２００を外部基板８００に固定する工程が簡単になり、作業の効率がよくなる。
【００３９】
また、本発明の振動ジャイロ１０の固定手段３００は導電性を有するため、ハンダや導電性接着剤などを用いて外部基板８００に固定することにより、振動子１００と外部基板８００に搭載された回路部品８１０ａとを電気的に接続することができる。
【００４０】
次に、図５（ａ）、（ｂ）に本発明の振動ジャイロの別の実施例の左側面図、底面図を示す。図５において、図１に示した振動ジャイロ１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００４１】
図５において、本発明の振動ジャイロ２０は、図１に示した振動ジャイロ１０の構成に加えて、防振材４００を有する。防振材４００は、取付基板２００の一方主面２０１における固定手段３００が設けられていない部分に構成されている。防振材４００は、取付基板２００の振動を減衰させるために設けられている。防振材４００としては、ゴムや樹脂などを用いることができる。また、防振材４００の厚みは、固定手段３００の先端部３００ａから取付基板２００の一方主面２０１までの長さ、すなわち、外部基板８００に取付基板２００を固定した際に、防振材４００が外部基板８００に接触する程度の厚みを有することが望ましい。なお、防振材４００は、一方主面２０１における固定手段３００が設けられていない部分全体に構成されていてもよいし、その一部にのみ構成されてもよい。
【００４２】
このような構成を有する本発明の振動ジャイロ２０は、取付基板２００の振動を減衰させる防振材４００が設けられているため、取付基板２００の振動が抑えられる。したがって、取付基板２００が殆ど振動せず、固定手段３００を介して、取付基板２００から外部基板８００への振動の伝播又は外部基板８００から取付基板２００への振動の伝播が一層されにくく、振動ジャイロの特性が一層ばらつきにくい。
【００４３】
また、振動ジャイロ２０の取付基板２００は、固定手段３００と防振材４００とで外部基板８００に固定される。したがって、固定手段３００のみで固定する場合に比べて、更に安定した状態で、取付基板２００と外部基板８００とを固定することができ、取付基板２００と外部基板８００との固定状態にばらつきが生じにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００４４】
次に、図６（ａ）、（ｂ）に本発明の振動ジャイロの更に別の実施例の左側面図、底面図を示す。図６において、図１に示した振動ジャイロ１０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００４５】
図６において、本発明の振動ジャイロ３０は、図１において図示を省略した回路パターン３１０と回路部品３２０とケース５００とをする。回路部品３２０は、後述する振動子１００を励振させるための駆動手段５０１と振動子１００から出力された信号を処理して角速度を検出する検出手段５０２とを構成しており、取付基板２００の他方主面２０２にのみ載置されている。回路パターン３１０は、取付基板２００の一方主面２０１における固定手段３００が設けられていない部分に構成されている。ケース５００は金属製であり、内部に振動子１００及び回路部品３２０を含むように取付基板２００の他方主面２０２に固着されている。そして、回路パターン３１０は、取付基板２００の一方主面２０１において固定手段３００に接続されるとともに、図示を省略したスルーホールを介して支持部材１１０と回路部品３２０とに電気的に接続されている。
【００４６】
なお、振動ジャイロ３０においては、固定手段３００及び回路パターン３１０をエッチングで構成することができる。すなわち、第一工程として、取付基板２００の一方主面２０１の全面に厚みが０．０７ｍｍの金属膜を設ける。そして、第二工程として、第一工程で設けた金属膜から固定手段３００になる場所以外の部分を所定の厚みだけエッチングで取除く。第二工程のエッチング後に残された金属膜の厚みは０．０１８ｍｍとなる。最後に、第三工程として、第二工程が施された金属膜から、固定手段３００になる場所及び回路パターン３１０になる場所以外の部分をエッチングで取除く。第三工程でエッチングされた部分には、金属膜が存在しなくなる。なお、第二工程を複数回施すことにより、固定手段３００及び回路パターン３１０を所望の厚みにすることもできる。また、エッチングで形成された回路パターン３１０の上にレジスト膜を設けてもよい。
【００４７】
次に、図７に本発明の振動ジャイロ３０のブロック図を示す。図７において、振動ジャイロ３０は、振動子１００と駆動手段である発振回路５０１と検出手段である検出回路５０２とが電気的に接続されている。発振回路５０１は、第一のバッファ回路５０１ａと第二のバッファ回路５０１ｂと、抵抗５１１ａ、５１１ｂと、加算回路５０１ｃと、ＡＧＣ回路５０１ｄと、位相補正回路５０１ｅとを有し、検出回路５０２は、第一のバッファ回路５０１ａと第二のバッファ回路５０１ｂと、抵抗５１１ａ、５１１ｂと、差動回路５０２ａと、検波回路５０２ｂと、平滑回路５０２ｃと、増幅回路５０２ｄとを有している。
【００４８】
そして、振動子１００の第一の検出電極１０４ａに抵抗５１１ａと第一のバッファ回路５０１ａとが接続され、第二の検出電極１０４ｂに抵抗５１１ｂと第二のバッファ回路５０１ｂとが接続されている。第一のバッファ回路５０１ａ、第二のバッファ回路５０１ｂは、加算回路５０１ｃと差動回路５０２ａとにそれそれ接続されている。加算回路５０１ｃはＡＧＣ回路５０１ｄに接続され、ＡＧＣ回路５０１ｄは位相補正回路５０１ｅに接続され、位相補正回路５０１ｅは検波回路５０２ｂと、振動子１００の駆動電極１０５とに接続されている。差動回路５０２ａは検波回路５０２ｂに接続され、検波回路５０２ｂは平滑回路５０２ｃに接続され、平滑回路５０２ｃは増幅回路５０２ｄに接続されている。
【００４９】
このように構成された本発明の振動ジャイロ３０において、第一のバッファ回路５０１ａは振動子１００の第一の検出電極１０４ａの電圧を加算回路５０１ｃと差動回路５０２ａとに出力するためのものであり、第二のバッファ回路５０１ｂは振動子１００の第二の検出電極１０４ｂの電圧を加算回路５０１ｃと差動回路５０２ａとに出力するためのものであり、抵抗５１１ａ、５１１ｂは、第一の検出電極１０４ａ、第二の検出電極１０４ｂのインピーダンスを調整するためのものである。加算回路５０１ｃは、入力された信号を加算してＡＧＣ回路５０１ｄに出力し、ＡＧＣ回路５０１ｄは、入力された信号の振幅が一定となるように増幅して、位相補正回路５０１ｅに出力し、位相補正回路５０１ｅは入力された信号の位相を補正して振動子１００の駆動電極１０５に駆動信号を印加する。差動回路５０２ａは、入力された信号を減算して検波回路５０２ｂに出力し、検波回路５０２ｂは差動回路５０２ａから入力された信号を位相補正回路５０１ｅから入力された信号を用いて検波して平滑回路５０２ｃに出力し、平滑回路５０２ｃは入力された信号を平滑して増幅回路５０２ｄに出力し、増幅回路５０２ｄは出力される角速度の感度が一定になるように入力された信号を直流増幅して外部に出力する。
【００５０】
このような構成を有する本発明の振動ジャイロ３０は、固定手段３００及び回路パターン３１０がエッチングで形成されるため、作業の効率がよくなる。
【００５１】
また、振動ジャイロ３０は、取付基板２００の他方主面２０２ではなく、一方主面２０１に回路パターン３１０が設けられているため、他方主面２０２における回路部品３２０を載置する面積を大きくすることができ、取付基板２００の小型化が可能になる。
【００５２】
また、振動ジャイロ３０は、金属製のケース５００を設けているため、電磁波を確実にシールドすると同時に、振動ジャイロの一体化を図ることが可能になる。
【００５３】
次に、図８（ａ）、（ｂ）に本発明の振動ジャイロの更に別の実施例の正面図、左側面図を示す。図８において、図６に示した振動ジャイロ３０と同一又は同等の部分には同じ記号を付し、説明を省略する。
【００５４】
図８において、本発明の振動ジャイロ４０は、図６に示した振動ジャイロ３０の固定手段３００及びケース５００に代えてケース６００を有する。ケース６００は、側面に固定手段６１０を有する。ケース６００は、固定手段６１０が取付基板２００のノードＮ１、Ｎ２付近に位置するように、取付基板２００の他方主面２０２に固着されている。そして、振動ジャイロ３０は、固定手段６１０の先端部６１１が外部基板８００に接触するように、外部基板８００に固定される。ここで、固定手段６１０は、先端部６１１から取付基板２００の一方主面２０１までの長さが、取付基板２００の振動の最大振幅の半分よりも大きい。
【００５５】
このような構成を有する本発明の振動ジャイロ４０の固定手段６１０は、取付基板２００のノードＮ１、Ｎ２付近に設けられているため、殆ど振動しない。したがって、固定手段６１０を介して、取付基板２００と外部基板８００との間で振動が伝播しにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００５６】
なお、上記各実施例においては、振動子として２枚の圧電体基板を貼り合わせたバイモルフ型の振動子を用いて説明したが、振動子としては円柱型、三角柱型等の振動子を用いてもよいことは言うまでもない。
また、固定手段は、導電性を有することが望ましいが、導電性を有しない材料で構成してもよい。
また、固定手段の形状は、取付基板と外部基板との間に取付基板の屈曲振動の最大振幅の半分よりも大きい間隔を保つことができれば膜状のものに限るものではなく、所定の厚みを有する柱状の部材等であってもよい。
【００５７】
また、上記各実施例においては、本発明の振動ジャイロは、取付基板のノードＮ１、Ｎ２が、振動子のノードＮ３、Ｎ４を取付基板に垂直に下ろした場所とは異なる位置にあるが、取付基板の構成によっては同じ位置になる場合もある。また、上記各実施例において本発明の振動ジャイロの支持部材は、振動子のノードＮ３、Ｎ４付近と取付基板のノードＮ１、Ｎ２付近との間に固定されているが、振動子のノードＮ３、Ｎ４と取付基板のノードＮ１、Ｎ２との間に固定されれば更に好ましい。
【００５８】
次に、図９に本発明の振動ジャイロを用いた電子装置の一実施例を示す。図９は本発明の電子装置であるビデオカメラに用いられる手ぶれ防止回路の一実施例を示すブロック図である。手ぶれ防止回路６０は、本発明の振動ジャイロ１０と積分回路６０１とサーボ回路６０２と電流ドライバ６０３とアクチュエータ６０４と位置検出センサ６０５とを有する。手ぶれ防止回路６０は、振動ジャイロ１０と、積分回路６０１と、サーボ回路６０２と、電流ドライバ６０３と、アクチュエータ６０４とが直列に接続され、アクチュエータ６０４の出力が位置検出センサ６０５を介してサーボ回路６０２に帰還されている。
【００５９】
このように構成された手ぶれ防止回路６０においては、ビデオカメラに与えられた手ぶれのうち、角速度信号のみが振動ジャイロ１０から積分回路６０１に入力され、積分回路６０１は角速度信号を積分してビデオカメラの振れ角に変換してサーボ回路６０２に出力し、サーボ回路６０２は、積分回路６０１と位置検出センサ６０５とから入力された振れ角の信号を用いて現在値と目標値との差を演算して電流ドライバ６０３に出力し、電流ドライバ６０３は入力された信号に応じた電流をアクチュエータ６０４に出力し、アクチュエータ６０４はビデオカメラの光学系を機械的に駆動する。そして、位置検出センサ６０５は光学系が駆動した振れ角をサーボ回路６０２に出力する。
【００６０】
このような構成を有する手ぶれ防止回路６０を有するビデオカメラは、特性がばらつきにくい振動ジャイロ１０を用いているので、ビデオカメラに与えられる手ぶれの影響を的確に除去でき、角速度を用いた正確な制御ができる。
【００６１】
以上、ビデオカメラを用いて本発明の電子装置を説明したが、本発明の電子装置は、このような構成のビデオカメラに限られるものではない。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の振動ジャイロは、固定手段が取付基板のノード付近に設けられているため、取付基板から外部基板への振動の伝播又は、外部基板から取付基板への振動の伝播が生じにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。また、外部基板と固定手段との固定状態に多少のばらつきがある場合でも、取付基板から外部基板への振動の伝播又は、外部基板から取付基板への振動の伝播が生じにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。また、振動ジャイロの特性が、外部基板と固定手段との固定状態に依存しないため、取付基板を外部基板に固定する工程が簡単になり、作業の効率がよくなる。
【００６３】
また、本発明の振動ジャイロは、取付基板の屈曲振動を減衰させる防振材が設けられているため、取付基板が殆ど振動せず、固定手段を介して、取付基板から外部基板への振動の伝播又は外部基板から取付基板への振動の伝播がされにくく、振動ジャイロの特性がばらつきにくい。
【００６４】
また、本発明の電子装置は、特性がばらつきにくい振動ジャイロを用いているため、角速度を用いた正確な制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動ジャイロの一実施例を示す正面図である。
【図２】図１の振動ジャイロの平面図及び底面図である。
【図３】図１の振動ジャイロの左側面図である。
【図４】振動ジャイロの振動の有限要素法を用いた解析結果を示す図である。
【図５】本発明の振動ジャイロの別の実施例を示す左側面図及び底面図である。
【図６】本発明の振動ジャイロの更に別の実施例を示す左側面図及び底面図である。
【図７】図６の振動ジャイロの回路ブロック図である。
【図８】本発明の振動ジャイロの更に別の実施例を示す正面図及び左側面図である。
【図９】本発明の電子装置に用いられる手ぶれ防止回路の一実施例を示すブロック図である。
【図１０】従来の振動ジャイロを示す正面図である。
【符号の説明】
１０、１０′、２０、３０、４０…振動ジャイロ
６０…手ぶれ防止回路
１００…振動子
２００…取付基板
３００、６１０…固定手段
Ｎ１、Ｎ２…取付基板のノード
Ｎ３、Ｎ４…振動子のノード
１１０…支持部材
３１０…回路パターン
３２０…回路部品
４００…防振材
５００、６００…ケース
Claims (11)
- 振動子と、前記振動子が搭載される取付基板とを有する振動ジャイロであって、
前記取付基板は、一方主面が外部基板に対向させられ、前記取付基板の屈曲振動のノード付近に、ノードを含む大きさで前記外部基板に固定するための固定手段が形成され、
前記固定手段は、その先端部が前記外部基板に接触させられ、前記先端部から前記取付基板の一方主面までの長さが、前記取付基板の屈曲振動の最大振幅の半分よりも大きいことを特徴とする、振動ジャイロ。 - 前記振動子と前記固定手段は、前記振動子を励振させるための駆動手段と前記振動子から出力された信号を処理して角速度を検出する検出手段とを介して電気的に接続され、前記駆動手段と、前記検出手段は、前記取付基板の他方主面に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の振動ジャイロ。
- 前記固定手段は、前記取付基板の一方主面に設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の振動ジャイロ。
- 前記固定手段は、０．０４ｍｍ以上の長さを有する導体であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の振動ジャイロ。
- 前記取付基板の一方主面には、回路パターンが形成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の振動ジャイロ。
- 前記取付基板の一方主面における前記固定手段が設けられていない場所には、前記取付基板の屈曲振動を吸収する防振材が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の振動ジャイロ。
- 前記振動子のノードと前記取付基板のノードとの間に固定された支持部材を有していることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の振動ジャイロ。
- 前記駆動手段と、前記検出手段とが、前記取付基板の他方主面にのみ構成されていることを特徴とする、請求項２乃至７のいずれかに記載の振動ジャイロ。
- 前記駆動手段、前記検出手段、前記振動子及び前記支持部材を覆うケースを有し、
前記ケースに前記固定手段が設けられていることを特徴とする、請求項２乃至８のいずれかに記載の振動ジャイロ。 - 請求項１乃至９のいずれかに記載の振動ジャイロを用いたことを特徴とする電子装置。
- 前記取付基板の一方主面に金属膜を設ける第一工程と、
前記第一工程が施された金属膜について、前記固定手段になる場所を除いて所定の厚みだけエッチングで取除く第二工程と、前記第二工程が施された金属膜について、前記固定手段になる場所及び前記回路パターンになる場所以外の部分をエッチングで取除く第三工程とからなることを特徴とする、請求項５に記載の振動ジャイロの製造方法。
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